JP2016160753A - エンジン付きエアコンプレッサ - Google Patents

Abstract

【課題】従来の低吐出圧・大流量エンジンコンプレッサと同等の仕事量を確保できる小型・軽量のエンジンコンプレッサを提供する。【解決手段】本発明のエンジンコンプレッサは、圧縮空気を貯留するタンク３内の空気圧力に応じて、コンプレッサを加圧運転状態とアンロード状態との間で切り替える切替手段と、コンプレッサをアンロード状態から加圧運転状態に復帰させるときに、エンジンの回転上昇に対して、コンプレッサの加圧再開を遅延させる遅延手段とを具備する。遅延手段は、コンプレッサの圧縮室とエアタンクとの間に設けられたアンロード弁２９と、アンロード弁を作動させるパイロット弁３１と、アンロード弁とパイロット弁との間に設けられた作動空気用流路５２と、この流路５２の作動空気を時間をかけて排気する絞り弁３３とを具備する。このような特徴によれば、高圧化を無理なく実現でき、さらにエンジン出力の最適化、小型・軽量化が可能となる。【選択図】図１

Description

本発明は、エンジン駆動式のエアコンプレッサ（空気圧縮機）に関するものであり、特に高圧のエアコンプレッサに関するものである。

建築現場での釘打ち等に広く使用される高圧エア工具類のエア供給源として、特許文献１に開示されたような電動モータ駆動によるエアコンプレッサが一般的に知られている。このような電動モータ駆動によるエアコンプレッサは、交流100V等の電源が安定供給される現場において、広く一般的に使用されている。

しかしながら、そのような電源がない場所での作業、供給電源が不安定な場所、電源容量が不足するような場所、その他電源事情が悪い建築現場などでは、上記のようなモータ駆動式のコンプレッサが使えないため、エンジン駆動式のエアコンプレッサを使う必要がある。

図３は、従来のエンジンコンプレッサの空気圧回路を示す回路図である。同図において、図３(a)は加圧運転時の状態を示しており、図３(b)はアンロード時の状態を示している。

図３に示すとおり、従来のエンジンコンプレッサは、主として、
・圧縮エアを貯留するエアタンク３、
・コンプレッサ駆動用のエンジン７、
・エンジン７の回転速度を上げ下げする調速装置２１、
・調速装置２１を作動させるための調速装置作動バルブ２３、
・コンプレッサのシリンダ１２とエアタンク３との間に設けられた逆止弁２７、
・逆止弁２７とシリンダ１２との間に設けられたアンロード弁２９、
・アンロード弁２９を作動させるためのパイロット弁３１、
・エアタンク３内の圧縮エアを所定圧力に減圧して出力するための減圧弁３５、
・シリンダ１１，１２から吐出された圧縮エアを冷却する冷却器３７、
・吸気用のフィルタ３９、などを具備している。

図３(a)に示す加圧運転状態において、パイロット弁３１およびアンロード弁２９は「閉弁」状態にある。この閉弁状態で、パイロット弁３１は、エアタンク３に通ずる流路６６と作動空気用流路５２との連通を遮断するとともに、作動空気用流路５２を大気開放している。アンロード弁２９は、シリンダ１２に通ずる流路６５とエアタンク３に通ずる流路６３とを連通させている。
また、図３(b)に示すアンロード状態において、パイロット弁３１およびアンロード弁２９は「開弁」状態にある。この開弁状態で、パイロット弁３１は、エアタンク３に通ずる流路６６と作動空気用流路５２とを連通させている。アンロード弁２９は、シリンダ１２に通ずる流路６５とエアタンク３に通ずる流路６３との連通を遮断するとともに、シリンダ１２に通ずる流路６５を大気開放している。

上述した構成のエンジンコンプレッサにおいて、エアタンク３内の空気圧力が所定圧力を超えると、図３(a)に示す加圧運転状態から図３(b)に示すアンロード状態に切り替わる。このとき、所定圧力を超えたエアタンク３の空気圧力を受けてパイロット弁３１が開弁するとともに、同時にアンロード弁２９が開弁する。また同時に、作動空気用流路５５に接続されている調速装置作動バルブ２３が調速装置２１を作動させて、エンジン回転速度を下げてアイドル回転させる。

一方、圧縮エアの消費が進行して、エアタンク３内の空気圧力が所定圧力を下回ると、図３(b)に示すアンロード状態から図３(a)に示す加圧運転状態に復帰する。このとき、エアタンク３の空気圧力が低下しているためにパイロット弁３１がもとの閉弁状態に復帰し、同時に、アンロード弁２９が閉弁する。また同時に、作動空気用流路５５に連通する調速装置作動バルブ２３が調速装置２１を作動させて、エンジン７の回転速度を加圧に適した速度に加速させる。

したがって、従来のエンジンコンプレッサでは、アンロード状態（図３(b)）から加圧運転状態（図３(a)）に復帰するときに、エンジン回転速度の加速開始と同時に、アンロード弁２９が閉弁してコンプレッサによる加圧が再開するようになっている。つまり、従来のエンジンコンプレッサでは、アンロード状態から加圧運転状態に復帰するときに、エンジンが加速開始するタイミングに対して、コンプレッサによる加圧再開のタイミングが同時であるため、エンジンの加速開始と同時にコンプレッサが全負荷運転となる。

特開２０１４−２９１４０号公報

エンジンコンプレッサはモータコンプレッサに比べ、一般的に低吐出圧・大流量型であり、そのためエアタンクが大型で重厚長大となるので、モータコンプレッサに比べて持運びが不便になるなどの短所がある。
そこで、吐出圧力を高圧化することにより仕事量を確保しながらエアタンクを小型化して、エンジンコンプレッサを全体として小型化・軽量化することが、本願出願人によって検討されている。
しかしながらその場合、アンロード運転を終了して再加圧運転を再開する時に（つまりアンロード運転から通常の加圧運転に復帰するときに）、エンジンにかかる負荷が従来のエンジンコンプレッサよりも増大することになり、コンプレッサの仕事量が低下するといった問題が生じる。

また、エンジンの軽量化や小型化などの要求を満たすためにエンジン回転速度を極力低減したいが、前述した従来のエンジンコンプレッサでは、アンロード運転終了・再加圧開始時にコンプレッサ駆動トルクによるエンジンへの負荷が過大となって、エンジン停止・再加圧不能に陥るか、エンジン回転不安定となり排出ガス悪化・回転安定時間増大などの問題が発生する。

そこで上述した従来技術の問題点に鑑み、本発明の目的は、エンジンコンプレッサのエンジンにかかる負荷を更に軽減して、従来の低吐出圧・大流量エンジンコンプレッサと同等の仕事量を確保できる小型・軽量のエンジンコンプレッサを提供することにある。

上記目的は、
圧縮空気を貯留するエアタンク内の空気圧力に応じて、エアコンプレッサを加圧運転状態とアンロード状態との間で切り替える切替手段と、
エアコンプレッサをアンロード状態から加圧運転状態に復帰させるときに、エンジンの回転上昇のタイミングに対して、コンプレッサの加圧再開のタイミングを遅延させる遅延手段と、を具備するエンジン付きエアコンプレッサによって達成される。

前記遅延手段は、
エアコンプレッサの圧縮室とエアタンクとの間に設けられたアンロード弁と、
前記アンロード弁を作動させるためのパイロット弁と、
前記アンロード弁と前記パイロット弁との間に設けられた作動空気用流路と、
前記流路の作動空気を時間をかけて排気するための絞り機構と、
を具備する。

前記遅延手段は、
エアコンプレッサの圧縮室とエアタンクとの間に設けられたアンロード弁と、
エアコンプレッサをアンロード状態から加圧運転状態に復帰させるときに、エンジン回転が上昇開始するタイミングに対して、前記アンロード弁が閉弁するタイミングを遅延させるための制御手段と、を具備する。

１段側のボア径ｄ１、２段側のボア径ｄ２、１段側のストロークＬ１、２段側のストロークＬ２が下記関係にある多段エアコンプレッサである。

１段側の吸込圧力Ｐ_０と吐出圧力Ｐ_１、及び２段側の吸込圧力Ｐ_１と吐出圧力Ｐ_２が次式で表される多段エアコンプレッサである。

本発明では、エアコンプレッサをアンロード状態から加圧運転状態に復帰させるときに、エンジンの加速開始のタイミングに対して、コンプレッサの加圧が再開するタイミングを遅延させる。コンプレッサの加圧再開が遅延している間は、コンプレッサ駆動トルクによるエンジンへの負荷が軽減される。
このように、加圧運転再開時のエンジン側の回転復帰に対して、コンプレッサ側の加圧再開を遅らせることで、加圧運転再開時にエンジンにかかる負荷が大幅に軽減される。したがって、アンロード時のエンジン回転速度を大幅に低減しても、アンロード運転終了・再加圧開始時のコンプレッサ駆動トルクによるエンジンへの負荷が小さくて済み、エンジン停止や再加圧不能に陥ることがない。
また、本発明によれば、加圧運転再開時にエンジンにかかる負荷が大幅に軽減されるので、アンロード時のエンジン回転を大幅に低減することが可能になる（あるいはアンロード時にエンジンを停止できる）。その結果、エンジンコンプレッサに求められているエンジンの軽量化や小型化などの要求を満たすことが可能になる。
また、アンロード時のエンジン回転数を大幅に低減できる結果（あるいはアンロード時にエンジンを停止できる結果）、エアコンプレッサの耐久性が向上して寿命が延びるとともに、メンテナンスコストが低減する。さらに、従来のエンジンコンプレッサよりも燃費が良くなるとともに、排出ガスが少なくなり、騒音が低減するので、環境への負荷が軽減されるといった格別の効果が達成される。
そして、本発明の要部である遅延手段を盛込むことにより、エンジン排気量・出力を大きくすることなく、エアコンプレッサの吐出圧を高圧化することが可能となり、従来の低吐出圧・大流量エンジンコンプレッサと同等の仕事量を確保できる小型・軽量エンジンコンプレッサが実現できる。
なお、従来の低吐出圧・大流量型のエンジンコンプレッサの場合、加圧運転時とアンロード時のエンジン回転速度の比は0.6〜0.7程度である。そして、エンジンコンプレッサを高圧化する場合には、エンジンへの負荷増大により、0.8〜0.9程度まで上げる必要がある。これに対し、本発明のエンジンコンプレッサの場合には、アンロード時のエンジン回転速度を通常のエンジンアイドル回転速度近傍まで下げることができるので、回転速度比0.4〜0.5程度まで低減可能となる。

また本発明では、アンロード弁を作動させるパイロット弁からの作動空気排出流路に絞り機構を設け、この絞り機構を介して作動空気を時間をかけて排気することで、アンロード弁の閉弁をエンジン回転復帰に対して遅延させる。つまり、エンジンの回転速度がある程度復帰するまで、アンロード弁の閉弁を遅らせる。これにより、コンプレッサ側の無負荷運転から全負荷運転への移行時間を長くして、回転復帰時のエンジン側への負荷を軽減する。

また本発明では、上述した絞り機構の代わりに、時間遅れ回路などの制御手段（電気回路）を設けて、アンロード弁の閉弁タイミングを電気的に遅延させることも可能である。この特徴により、前記と同様のエンジン負荷軽減効果を達成することができる。なお、エンジン始動用にスターターモータおよびバッテリを装備するものであれば、電磁弁および時間遅れ回路などを設けることが可能である。

本発明の第１実施形態の空気圧回路を示す回路図であって、図１(a)は、加圧運転時（ロード時／負荷運転時／通常運転時）の状態を示しており、図１(b)はアンロード運転時（アイドル回転時／無負荷運転時）の状態を示しており、図１(c)はアンロード状態から加圧運転状態に復帰するときの様子を示している。 本発明の第２実施形態の空気圧回路を示す回路図であって、図２(a)は、加圧運転時（ロード時／負荷運転時／通常運転時）の状態を示しており、図２(b)はアンロード運転時（アイドル回転時／無負荷運転時）の状態を示しており、図２(c)はアンロード状態から加圧運転状態に復帰するときの様子を示している。 従来技術の空気圧回路を示す回路図であって、図３(a)は、加圧運転時の状態を示しており、図３(b)はアンロード運転時の状態を示している。

以下、エンジン駆動タイプの二段式高圧エアコンプレッサを具体例に挙げて、本発明の具体的実施形態について説明する。

（エンジンコンプレッサの概略構成）
はじめに、図１に基づいて、二段式エアコンプレッサの概略構成について説明する。
本実施形態で例示する高圧エアコンプレッサは、可搬型の二段式エアコンプレッサとして構成されている。

本実施形態のエンジン駆動式高圧エアコンプレッサは、
生成した圧縮空気を貯留するためのエアタンク３と、
このエアタンク３の上に設けられたコンプレッサ本体５と、
このコンプレッサ本体５を駆動させるためのエンジン７と、
を備えている。

コンプレッサ本体５は、クランクケースに設けられた一段側シリンダ１１（低圧用のシリンダ）と、この一段側シリンダに対し往復動するピストンと、クランクケースに設けられた二段側シリンダ１２（高圧用のシリンダ）と、この二段側シリンダに対し往復動するピストンと、を具備している。

シリンダ１１，１２は円筒状に形成され、該シリンダの先端側にはそれぞれ、従来装置と同様にシリンダヘッドが搭載されている。シリンダヘッド内にはそれぞれ、空気を吸い込む吸込室と、圧縮空気を吐出する吐出室とが画成されている。また、シリンダ１１，１２内にはそれぞれ、ピストンの先端側にあるピストン本体が収容され、各シリンダ内に圧縮室を画成している。

一段側のボア径ｄ１、二段側のボア径ｄ２、一段側のストロークＬ１、二段側のストロークＬ２は、［ｄ１≧ｄ２，Ｌ１≧Ｌ２］の関係にある。

また、一段側の吸込圧力Ｐ_０と吐出圧力Ｐ_１、及び二段側の吸込圧力Ｐ_１と吐出圧力Ｐ_２は次式で表される。

上記構成において、エンジン７が駆動すると、回転シャフトに連結されたピストンが往復動する。ピストンは、吸込室から圧縮室内に空気を吸い込む吸込行程と、圧縮室内の空気を圧縮して吐出室に吐出する圧縮行程とを繰り返し、圧縮空気を生成する。

一段側シリンダ１１で圧縮された空気は、シリンダヘッドの吐出室を介して二段側へ送出され、二段側シリンダ１２において更に圧縮される。二段側シリンダ１２で生成された高圧の圧縮空気は、シリンダヘッドの吐出室を介して吐出され、外部のエアタンク３に貯留される。エアタンク３に貯留された圧縮空気は、釘打ち機などの用途に供される。

（エンジンコンプレッサの空気圧回路）
本実施形態のエアコンプレッサは、通常の加圧運転の間は、通常どおり空気を圧縮してエアタンク３に貯留する。そして、エアタンク３の空気圧力が所定値（規定値）を超えると、通常の加圧運転からアンロード運転に移行してエンジン７をアイドル回転まで減速させる。
エアタンク３内の圧縮空気がエア工具等により消費されて、エアタンク３の空気圧力が所定値（規定値）を下回ると、再びエンジン回転を加速させて通常の加圧運転に復帰し、コンプレッサ本体５での加圧を再開する。
通常の加圧運転のときにはエンジン７は高速で回転し、アンロード運転のときにはエンジン７は低速で回転する。アンロード運転時のエンジン回転速度は、可能な限り低速に設定される。

以下、図１に基づいて、上述したエンジンコンプレッサが具備する空気圧回路について説明する。図１(a)は、加圧運転時（ロード時／負荷運転時／通常運転時）の状態を示しており、図１(b)はアンロード運転時（アイドル回転時／無負荷運転時）の状態を示しており、図１(c)はアンロード状態から加圧運転状態に復帰するときの様子を示している。

図１に示すとおり、本実施形態のエンジンコンプレッサは、主として、
・加圧によって圧縮エアを生成するコンプレッサ本体５、
・生成された圧縮エアを貯留するエアタンク３、
・コンプレッサを駆動させる動力源として機能するエンジン７、
を含んで構成されている。

エアタンク３の上に設けられたコンプレッサ本体５は、
・エンジン７の回転速度を上げ下げする調速装置２１、
・調速装置２１を作動させるための調速装置作動バルブ２３、
・調速装置作動バルブ２３を作動させるためのエンジン調速装置パイロット弁２５、
・シリンダ１２（エア圧縮室）とエアタンク３との間に設けられた逆止弁２７、
・逆止弁２７とシリンダ１２（エア圧縮室）との間に設けられたアンロード弁２９、
・アンロード弁２９を作動させるためのパイロット弁３１、
・パイロット弁３１の排気用ポートに接続されている絞り弁３３（絞り機構）、
・エアタンク３内の圧縮エアを所定圧力に減圧して出力するための減圧弁３５、
・シリンダ１１，１２（エア圧縮室）から吐出された圧縮エアを冷却する冷却器３７、
・吸気用のフィルタ３９、などを具備している。

エンジン７は、コンプレッサのピストンを往復動させる。加圧運転時にコンプレッサのピストンが往復動することで、シリンダ１１，１２内で空気が圧縮され、圧縮エアが生成される。生成された圧縮エアは流路６５，６３，６４を介してエアタンク３に送り込まれる。

調速装置２１は、調速装置作動バルブ２３の動作に応じて、エンジン７の回転速度を加速または減速させる。通常の加圧運転時には、エンジン回転速度は高速にセットされ、アンロード運転時には、エンジン回転速度は低速（アイドル回転）にセットされる。

調速装置作動バルブ２３は、図示しないリンク機構を介して調速装置２１に連結されている。この調速装置作動バルブ２３は、作動空気用流路５１を介してエンジン調速装置パイロット弁２５と連通している。なお、本実施形態で使用する「流路」は、例えば、エア配管などの管路や、エアホースなどで構成されている。

エンジン調速装置パイロット弁２５は、調速装置作動バルブ２３を作動させるための構成である。このエンジン調速装置パイロット弁２５は、図１(a)に示す閉弁状態で、エアタンク３に通ずる流路６１と作動空気用流路５１との連通を遮断するとともに、調速装置作動バルブ２３に通ずる作動空気用流路５１を大気開放している。また図１(b)に示す開弁状態で、エアタンク３に通ずる流路６１と作動空気用流路５１とを連通させている。
エアタンク３内の空気圧が所定圧力（規定圧力）を超えると、その空気圧によって、図１(b)に示す如くエンジン調速装置パイロット弁２５が開弁する。
一方、エアタンク３内の空気圧が所定圧力（規定圧力）を下回ると、図１(c)に示す如く、エンジン調速装置パイロット弁２５が空気圧に抗して閉弁する。

逆止弁２７は、アンロード弁２９とエアタンク３の入口側との間を繋ぐ流路６３，６４の途中に設けられている。

アンロード弁２９は、逆止弁２７と二段側シリンダ１２（二段側のエア圧縮室）との間を繋ぐ流路６３，６５の途中に設けられており、エアタンク３からの空気圧を受けて開弁する。
図１(a)に示す加圧運転状態において、アンロード弁２９は「閉弁」状態にある。この閉弁状態で、アンロード弁２９は、シリンダ１２に通ずる圧縮空気用流路６５とエアタンク入口側に通ずる流路６３とを連通させている。したがって図１(a)に示す加圧運転状態では、アンロード弁２９が閉弁している結果、コンプレッサ本体のシリンダ１１，１２内で加圧が行われて、圧縮空気がエアタンク３に送り込まれる。
図１(b)に示すアンロード状態において、アンロード弁２９は「開弁」状態にある。この開弁状態で、アンロード弁２９は、シリンダ１２に通ずる流路６５とエアタンク入口側に通ずる流路６３との連通を遮断するとともに、シリンダ１２に通ずる流路６５を大気開放している。したがって図１(b)に示すアンロード状態では、アンロード弁２９が開弁して流路６５を大気開放している結果、コンプレッサ本体による加圧が行われず、エンジン７に対する負荷は軽減される（またはエンジン７に対する負荷が無くなる）。

パイロット弁３１は、アンロード弁２９とエアタンク出口側との間を繋ぐ流路５２，６６の途中に設けられており、エアタンク３からの空気圧を受けて開弁する。
図１(a)に示す加圧運転状態において、パイロット弁３１は「閉弁」状態にある。この閉弁状態で、パイロット弁３１は、エアタンク出口側に通ずる流路６６と作動空気用流路５２との連通を遮断するとともに、作動空気用流路５２を大気開放している。
図１(b)に示すアンロード状態において、パイロット弁３１は「開弁」状態にある。この開弁状態で、パイロット弁３１は、エアタンク出口側に通ずる流路６６と作動空気用流路５２とを連通させている。

絞り弁３３は、パイロット弁３１の空気圧排気用ポートに接続されており、流路５２の作動空気を時間をかけて徐々に排気させる手段（アンロード弁２９を時間をかけて閉弁させる手段）として機能する。絞り弁３３（絞り機構）の具体例としては、例えば、微小パイプやオリフィスなどが挙げられる。このような絞り弁３３を、例えばパイロット弁３１の空気圧排気用ポートに取り付けて、該絞り弁を通過させて流路５２内の作動空気を排気することにより、アンロード弁２９の閉弁を遅らせることができ、その結果、負荷急増によるエンジン停止を防止できる。
なお、絞り弁３３が作動空気を排気する時間（つまり遅延時間）は、例えば、数秒程度に設定される。その排気時間（遅延時間）は、絞り弁３３のサイズや構造により最適化することが可能である。

なお、特許請求の範囲に記載した「切替手段」は、本実施形態では、
・エンジン７の回転速度を上げ下げする調速装置２１と、
・調速装置２１を作動させるための調速装置作動バルブ２３と、
・調速装置作動バルブ２３を作動させるためのエンジン調速装置パイロット弁２５と、
で構成されている。

このような構成の切替手段を設けることで、圧縮空気を貯留するエアタンク３内の空気圧力に応じて、コンプレッサを加圧運転状態とアンロード状態との間で切り替える（移行させる）ことが可能になる。

また、特許請求の範囲に記載した「遅延手段」は、本実施形態では、
・シリンダ１２（圧縮室）とエアタンク３との間に設けられたアンロード弁２９と、
・アンロード弁２９を作動させるためのパイロット弁３１と、
・アンロード弁２９とパイロット弁３１との間に設けられた作動空気用流路５２と、
・作動空気用流路５２の作動空気を時間をかけて排気するための絞り弁３３（絞り機構）と、で構成されている。

このような構成の遅延手段を設けることで、コンプレッサをアンロード状態から加圧運転状態に復帰させるときに、エンジン７の回転上昇のタイミングに対して、コンプレッサの加圧再開のタイミングを遅延させることが可能になる。

（エンジンコンプレッサの加圧運転／アンロード運転の切り替え動作）
上記構成のエンジンコンプレッサにおいて、エアタンク３内の空気圧力が所定圧力（規定値）を超えると、図１(a)に示す加圧運転状態から図１(b)に示すアンロード状態に移行する。このとき、エアタンク３から所定圧力以上（規定値以上）の空気圧を受けてパイロット弁３１が開弁し、同時に、作動空気用流路５２とエアタンク出口側に通ずる流路６６とが連通し、その結果、アンロード弁２９がエアタンク３からの空気圧を受けて開弁する。また同時に、作動空気用流路５３に接続されているエンジン調速装置パイロット弁２５が、エアタンク３から所定圧力以上（規定値以上）の空気圧を受けて開弁し、該空気圧によって調速装置作動バルブ２３を作動させる。これによって、調速装置作動バルブ２３がリンク機構を介して調速装置２１を作動させ、エンジン回転をアイドル回転（低速回転）に減速させる。
つまり、パイロット弁３１が開弁すると、それと同時に（同じタイミングで）、アンロード弁２９が開弁するとともに、エンジン回転が減速し始める。
なお、パイロット弁３１とエンジン調速装置パイロット弁２５を閉弁させる「所定圧力以上の空気圧」は特に限定されず、任意の空気圧に設定することができる。

アンロード時のエンジン回転速度は極力低速になるように設定する。これにより、アンロード運転の間、排出ガスが減って環境負荷が低減し、また、燃費低減と騒音低減を図ることができる。また、アンロード運転のときに、エンジン７が極力低速でアイドル回転するようになれば、スタータ、バッテリ、制御回路といったエンジン再始動用の構成が不要となる。さらに、アンロード時においてエンジン回転を可能な限り低減させることで、エアコンプレッサの耐久性が大幅に向上して、メンテナンスコストが低減するといった格別の効果が達成される。

一方、図１(b)に示すアンロード状態において、圧縮空気の消費が進行して、エアタンク３内の空気圧力が所定圧力（規定値）を下回ると、アンロード運転が終了して、図１(c)に示す如くアンロード状態から加圧運転状態に復帰する。その際、図１(c)に示すように、エアタンク３の空気圧力が所定圧力以下に低下しているために、空気圧に抗してパイロット弁３１がもとの閉弁状態に復帰する。この復帰動作を受けて作動空気用流路５２は大気に開放されることになるが、図１に示すとおり、パイロット弁３１の空気圧排気用ポートには絞り弁３３が設けられているので、作動空気用流路５２内の圧縮空気は（一気にではなく）時間をかけて徐々に排気される。
したがって、図１(c)に示すアンロード状態への復帰の際、アンロード弁２９の閉弁タイミングは、パイロット弁３１の閉弁タイミングと同時ではなく、それよりも遅れることになる。
なお、パイロット弁３１を閉弁状態に復帰させる「所定圧力以下の空気圧」は特に限定されず、任意の空気圧に設定することができる。

また、図１(c)に示すようにアンロード状態から加圧運転状態に復帰する際、エアタンク３の空気圧力が所定圧力以下（規定値以下）に低下しているために、パイロット弁３１がもとの閉弁状態に復帰すると同時に、エンジン調速装置パイロット弁２５がもとの閉弁状態に復帰する。この復帰動作を受け、調速装置作動バルブ２３が、リンク機構を介して調速装置２１を作動させ、低速のアイドル回転だったエンジン７の回転速度を加圧に適した速度まで加速させる。
なお、エンジン調速装置パイロット弁２５を閉弁状態に復帰させる「所定圧力以下の空気圧」は特に限定されず、任意の空気圧に設定することができる。

つまり、本実施形態のエンジンコンプレッサでは、アンロード状態から加圧運転状態に復帰する際に、パイロット弁３１の閉弁と同時に、エンジン７が加速し始めるが、アンロード弁２９はエンジン７の加速開始よりも遅れて閉弁することになる。したがって、エアコンプレッサがアンロード状態から加圧運転状態に復帰するときに、エンジン７が加速開始するタイミングに対して、コンプレッサによる加圧が再開するタイミングが遅延することになる。そして、絞り弁３３の機能によって遅延している間、コンプレッサは無負荷運転から全負荷運転に徐々に移行し、エンジンの回転数がある程度上昇した段階で、アンロード弁２９が閉じきってコンプレッサ本体による加圧が再開するので、負荷急増によるエンジン停止が防止できる。

よって、上述した特徴を具備する本発明のエンジンコンプレッサによれば、高圧化を無理なく実現でき、さらにエンジン出力の最適化、小型・軽量化が可能となる。

（第２実施形態）
次に、図２に基づいて、本発明のエンジン付きエアコンプレッサの第２実施形態について説明する。図２(a)は、加圧運転時（ロード時／負荷運転時／通常運転時）の状態を示しており、図２(b)はアンロード運転時（アイドル回転時／無負荷運転時）の状態を示しており、図２(c)はアンロード状態から加圧運転状態に復帰するときの様子を示している。

なお、図１に示す第１実施形態と同様の構成については、図２において同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。

図２に示すとおり、第２実施形態のエンジンコンプレッサは、
・エンジン７の回転速度を上げ下げする調速装置２１、
・調速装置２１を作動させるための調速装置作動バルブ２３、
・調速装置作動バルブ２３を作動させるためのエンジン調速装置パイロット弁２５、
・シリンダ１２（エア圧縮室）とエアタンク３との間に設けられた逆止弁２７、
・逆止弁２７とシリンダ１２（エア圧縮室）との間に設けられたアンロード弁２９、
・アンロード弁２９を作動させるためのソレノイドバルブ４１、
・ソレノイドバルブ４１を電気的に開閉するための電気回路作動時間制御手段４３、
・エアタンク３内の圧縮エアを所定圧力に減圧して出力するための減圧弁３５、
・シリンダ１１，１２（エア圧縮室）から吐出された圧縮エアを冷却する冷却器３７、
・吸気用のフィルタ３９、などを具備している。

ソレノイドバルブ４１は、アンロード弁２９とエアタンク出口側との間を繋ぐ流路５２，６６の途中に設けられており、電気回路作動時間制御手段４３に電気的に接続されている。このソレノイドバルブ４１は、電気回路作動時間制御手段４３から送信される信号に基づいて開閉する。
図２(a)に示す加圧運転状態において、ソレノイドバルブ４１は「閉弁」状態にある。この閉弁状態で、ソレノイドバルブ４１は、エアタンク出口側に通ずる流路６６と作動空気用流路５２との連通を遮断するとともに、作動空気用流路５２を大気開放している。
図２(b)に示すアンロード状態において、ソレノイドバルブ４１は「開弁」状態にある。この開弁状態で、ソレノイドバルブ４１は、エアタンク出口側に通ずる流路６６と作動空気用流路５２とを連通させている。

電気回路作動時間制御手段４３は、主として、
・流路６７等を介してエアタンク３の空気圧をモニターする圧力センサーと、
・エアタンク３の空気圧に応じてソレノイドバルブ４１を電気的に開閉する電気回路と、
・エアタンク３の空気圧が所定値（規定値）を超えたときに、ソレノイドバルブ４１が開弁するように前記電気回路を制御し、エアタンク３の空気圧が所定値（規定値）を下回ったときに、所定の遅延タイミングで、ソレノイドバルブ４１が閉弁するように前記電気回路を制御する制御回路と、を具備している。

この電気回路作動時間制御手段４１は、エアコンプレッサをアンロード状態から加圧運転状態に復帰させるときに、エンジン回転が上昇開始するタイミングに対して、アンロード弁２９が閉弁するタイミングを遅延させる役割を担っている。

電気回路作動時間制御手段４１によってアンロード弁２９の閉弁を遅らせる時間（つまり遅延時間）は、任意の時間に設定することが可能であり、例えば数秒程度に設定される。

なお、特許請求の範囲に記載の「遅延手段」は、第２実施形態の場合、アンロード弁２９とソレノイドバルブ４１と電気回路作動時間制御手段４３とで構成されている。また、特許請求の範囲に記載の「制御手段」は、第２実施形態の場合、電気回路作動時間制御手段４３で構成されている。

次に、第２実施形態のエンジンコンプレッサの加圧運転／アンロード運転の切り替え動作について説明する。

第２実施形態のエンジンコンプレッサにおいて、エアタンク３内の空気圧力が所定圧力（規定値）を超えると、図２(a)に示す加圧運転状態から図２(b)に示すアンロード状態に移行する。このとき、電気回路作動時間制御手段４１が、流路６７等を介してエアタンク３から所定圧力以上（規定値以上）の空気圧を受けて、ソレノイドバルブ４１を電気的に開弁する。同時に、作動空気用流路５２とエアタンク出口側に通ずる流路６６とが連通し、その結果、アンロード弁２９がエアタンク３からの空気圧を受けて開弁する。また同時に、作動空気用流路５３に接続されているエンジン調速装置パイロット弁２５が、エアタンク３から所定圧力以上（規定値以上）の空気圧を受けて開弁し、該空気圧によって調速装置作動バルブ２３を作動させる。これによって、調速装置作動バルブ２３がリンク機構を介して調速装置２１を作動させ、エンジン回転をアイドル回転（低速回転）に減速させる。
つまり、電気回路作動時間制御手段４３の電気的制御によってソレノイドバルブ４１が開弁すると、それと同時に、アンロード弁２９が開弁するとともに、エンジン回転が減速し始める。
なお、電気回路作動時間制御手段４３がソレノイドバルブ４１を電気的に開弁する「所定圧力以上の空気圧」は特に限定されず、任意の空気圧に設定することができる。同じく、エンジン調速装置パイロット弁２５を開弁させる「所定圧力以上の空気圧」は特に限定されず、任意の空気圧に設定することができる。

アンロード時のエンジン回転速度は極力低速になるように設定する。これにより、アンロード運転の間、排出ガスが減って環境負荷が低減し、また、燃費低減と騒音低減を図ることができる。なお、本実施形態ではアンロード運転の間、エンジン７をアイドル回転（低速回転）させるが、アンロード時にエンジンを停止させてもよい。

一方、図２(b)に示すアンロード状態において、圧縮空気の消費が進行して、エアタンク３内の空気圧力が所定圧力（規定値）を下回ると、アンロード運転が終了して、図２(c)に示す如くアンロード状態から加圧運転状態に復帰する。
その際、エアタンク３の空気圧力が所定圧力以下（規定値以下）に低下したことを受けて、エンジン調速装置パイロット弁２５が空気圧に抗してもとの閉弁状態に復帰する。この復帰動作を受け、調速装置作動バルブ２３が、リンク機構を介して調速装置２１を作動させ、低速のアイドル回転だったエンジン７の回転速度を加圧に適した速度まで加速させる。
なお、エンジン調速装置パイロット弁２５を閉弁状態に復帰させる「所定圧力以下の空気圧」は特に限定されず、任意の空気圧に設定することができる。

また、図２(c)に示すようにアンロード状態から加圧運転状態に復帰する際、エアタンク３の空気圧力が所定圧力以下に低下したことを受けて、電気回路作動時間制御手段４３がソレノイドバルブ４１をもとの閉弁状態に復帰させる。
ただし、ソレノイドバルブ４１が閉弁状態に復帰するときには、電気回路作動時間制御手段４３の制御回路の作用によって、所定の遅延タイミングで、ソレノイドバルブ４１を閉弁させる。具体的には、エンジン回転が上昇開始するタイミング（エンジン調速装置パイロット弁２５が閉弁するタイミング）に対して、ソレノイドバルブ４１が閉弁するタイミングを遅延させる。そして、ソレノイドバルブ４１が閉弁すると同時に、アンロード弁２９が閉弁する。
したがって、第２実施形態では、エアコンプレッサをアンロード状態から加圧運転状態に復帰させるときに、エンジン回転が上昇開始するタイミングに対して、アンロード弁２９が閉弁するタイミングが遅延することになる。
なお、電気回路作動時間制御手段４３がソレノイドバルブ４１を閉弁状態に復帰させる「所定圧力以下の空気圧」は特に限定されず、任意の空気圧に設定することができる。

つまり、第２実施形態のエンジンコンプレッサでは、アンロード状態から加圧運転状態に復帰する際に、エンジン調速装置パイロット弁２５の閉弁と同時に、エンジンが加速し始めるが、アンロード弁２９はエンジンの加速開始よりも遅れて閉弁することになる。したがって、エアコンプレッサがアンロード状態から加圧運転状態に復帰するときに、エンジン７が加速開始するタイミングに対して、コンプレッサによる加圧が再開するタイミングが遅延することになる。そして、エンジン７の回転数がある程度上昇した段階で、アンロード弁２９が遅れて閉弁してコンプレッサ本体による加圧が再開するので、負荷急増によるエンジン停止が防止できる。

よって、上述した特徴を具備する本発明のエンジンコンプレッサによれば、高圧化を無理なく実現でき、さらにエンジン出力の最適化、小型・軽量化が可能となる。

（他の実施形態・変形例）
上述した実施形態は、本発明の一実施形態を例示したものであり、特許請求の範囲に記載の本発明には、種々の実施形態や変形例が含まれる。

例えば上述した実施形態では、本発明の一例として二段式のエアコンプレッサを挙げたが、本発明は、一段式のエアコンプレッサまたは三段式以上のエアコンプレッサに適用することも可能である。

また上述した実施形態では、アンロード状態においてエンジンをアイドル回転（低速回転）させているが、アンロード状態でエンジンを停止させ、加圧運転に復帰する際にエンジンを再始動させてもよい。

３ エアタンク
５ コンプレッサ本体
７ エンジン
１１ 一段側シリンダ（低圧用のシリンダ）
１２ 二段側シリンダ（高圧用のシリンダ）
２１ 調速装置（切替手段）
２３ 調速装置作動バルブ（切替手段）
２５ エンジン調速装置パイロット弁（切替手段）
２７ 逆止弁
２９ アンロード弁（遅延手段）
３１ パイロット弁（遅延手段）
３３ 絞り弁（絞り機構／遅延手段）
３５ 減圧弁
３７ 冷却器
３９ フィルタ
４１ ソレノイドバルブ（遅延手段）
４３ 電気回路作動時間制御手段（遅延手段）
５１ 作動空気用流路
５２ 作動空気用流路（遅延手段）
５３ 作動空気用流路
５５ 作動空気用流路
６１ 流路
６３ 流路
６４ 流路
６５ 流路
６６ 流路
６７ 流路

Claims (5)

1. 圧縮空気を貯留するエアタンク内の空気圧力に応じて、エアコンプレッサを加圧運転状態とアンロード状態との間で切り替える切替手段と、
   エアコンプレッサをアンロード状態から加圧運転状態に復帰させるときに、エンジンの回転上昇に対して、コンプレッサの加圧再開を遅延させる遅延手段と、を具備するエンジン付きエアコンプレッサ。
2. 前記遅延手段は、
   エアコンプレッサの圧縮室とエアタンクとの間に設けられたアンロード弁と、
   前記アンロード弁を作動させるためのパイロット弁と、
   前記アンロード弁と前記パイロット弁との間に設けられた作動空気用流路と、
   前記流路の作動空気を時間をかけて排気するための絞り機構と、
   を具備することを特徴とする請求項１に記載のエンジン付きエアコンプレッサ。
3. 前記遅延手段は、
   エアコンプレッサの圧縮室とエアタンクとの間に設けられたアンロード弁と、
   エアコンプレッサをアンロード状態から加圧運転状態に復帰させるときに、エンジン回転が上昇開始するタイミングに対して、前記アンロード弁が閉弁するタイミングを遅延させるための制御手段と、
   を具備することを特徴とする請求項１に記載のエンジン付きエアコンプレッサ。
4. １段側のボア径ｄ１、２段側のボア径ｄ２、１段側のストロークＬ１、２段側のストロークＬ２が下記関係にある多段エアコンプレッサである、ことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のエンジン付きエアコンプレッサ。
   
5. １段側の吸込圧力Ｐ_０と吐出圧力Ｐ_１、及び２段側の吸込圧力Ｐ_１と吐出圧力Ｐ_２が次式で表される多段エアコンプレッサである、ことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のエンジン付きエアコンプレッサ。